计算机图形学--自主学习--Open GL简介
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OpenGL 的功能OpenGL 的组成5OpenGL 简介4
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OpenGL 实用工具包一个完整的程序
小结
3.1 OpenGL
3.1 OpenGL
3.1 OpenGL
3.1 OpenGL
3.1 OpenGL
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OpenGL 的功能OpenGL 的组成5OpenGL 简介4
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OpenGL 实用工具包一个完整的程序
小结
3.2 OpenGL
3.2 OpenGL
3.2 OpenGL
3.2 OpenGL
3.2 OpenGL
3.2 OpenGL
3.2 OpenGL
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OpenGL 的功能OpenGL 的组成5OpenGL 简介4
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OpenGL 实用工具包一个完整的程序
小结
3.3
核心库函数以
3.3
这一部分函数由核心库函数实现，以
可看作是核心库函数的扩展，提供更高级的图形功能。
如
3.3
核心库函数是设备独立的。
而
指定的长方形区域中
扩展库提供的函数用来扩展窗口系统的功能。
在
(Apple GL
12OpenGL 的功能OpenGL 的组成5OpenGL 简介436OpenGL 实用工具包一个完整的程序
小结
3.4
OpenGL
Toolkits)
图形库实用工具包提供了一组与任意屏幕窗口系统进行交互的函数。
因此是与屏幕窗口系统独立的。
这样简化了应用程序的工作，也方便移植。
GLUT
3.4
但
提供。
具体的安装步骤如下：
/developers/documentation/glut/glutdll s37beta.zip;
3.4
i)
没更改的
递过来的没更改的
等等
3.4
i)
来的没更改的
函数传递过来的没更改的
等等
Mode
这是一个默认的颜色模式
这个显示模式还允许你选择单缓冲区或双缓冲区窗口。
须选的。
特殊缓冲：
用“或“（
glutInitDisplayMode(GLUT_RGB|GLUT_SINGLE|GLUT_ DEPTH);
iii)
例子：犹他茶壶
void glutWireTeapot(Gldouble
始图形，使程序进入无穷循环直到遇到输入或窗口被关闭。
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OpenGL 的功能OpenGL 的组成5OpenGL 简介4
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6
OpenGL 实用工具包一个完整的程序
小结
3.5
void main(int
{
}
void myinit(void) {
}
glutDisplayFunc( void (*func) (void) ) (Callback functions).
glutDisplayFunc( lineSegment lineSegment
gluOrth2D(x0,x1,y0,y1):
y0,y1)
void lineSegment(void) {
}
从世界坐标到窗口坐标的变换世界坐标窗口(0.0, 200.0, 0.0, 150.0)
3.6
关于
个途径学习它：
A
到；
B
习，如通过修改参数观察绘图变化情况来了解参数的含义。
感谢各位同学观看！。
图形学OPENGL的使用
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10.3.1 绘图准备和结束
在开始绘制新图形前, 必须清除当前已有的图 形信息内容, 以免影响绘图的效果, 可以用 – void glClearColor(red, green, blue, alpha); 给定当前屏幕的背景设置颜色 – void glClear(mask); 命令标志要清除的缓冲区(颜色、深度、累 加、模板); 如GL_COLOR_BUFFER_BIT – void glColor *( ); 设置当前颜色
OpenGL几何要素有点、线、多边形。光滑曲线、 曲面都是由一系列线段、多边形近似得到的。 OpenGL不直接提供绘制曲线、曲面的命令。 描述几何要素就是按一定顺序给出几何要素的顶 点。 glVertex()命令指定一个顶点, 并在生成顶点 后, 把当前颜色、纹理坐标、法线等值赋给这个顶 点。该函数只能在glBegin()与glEnd()之间调用才 有意义, 它们分别标志几何要素定义的开始和结束。
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多边形属性 通常多边形用实模式填充, 但也可以利用下面 命令指定某种点画模式(图案)来填充： void glPolygonStipple(const Glubyte * mask); 该函数指定多边形点画模式。 mask 指定32×32点画模式(位图)的指针, 值为 1时绘, 值为0时不绘。 指定多边形点画模式需要利用 glEnable(GL_POLYGON_STIPPLE)激活。
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在绘制完图形时, 需要使用两个函数来结束绘 图并返回：
– void glFlush() 强制OpenGL命令序列在有限 的时间内完成执行;
– void glFinish() 使完成前面发出的全部Open GL命令的执行, 即等到完全实现全部命令的 结束后才返回。
(计算机图形学)4.opengl编程基础培训资料
绘制三角形
三角形是绘制2D和3D图形的基本单元。掌握绘制三角形的方法是学习OpenGL 的重要一步。
glClearColor函数
glClearColor函数用于设置窗口的清除颜色，即每次渲染前将窗口填充为指定的颜色。这是一个常用函数，有助 于改变渲染效果。
图形学基础概念
计算机图形学是研究图像处理与生成的学科。它涉及数学、物理和计算机科 学的交叉应用，可实现3D建模、渲染和动画效果。
硬件与软件要求
1 硬件需求
图形处理器（GPU），内存，显示器等
2 软件需求
操作系统，OpenGL库，开发环境等
OpenGL的历史与版本
OpenGL是一种跨平台的图形程序接口，由Silicon Graphics Inc.（SGI）于1992年 发布。它不断演进，目前最新的版本是OpenGL 4.6。
创建OpenGL环境
通过准备窗口、初始化OpenGL状态等步骤，我们可以创建一个可交互的 OpenGL绘图环境，准备开始图形编程的学习之旅。
O构包括初始化函数、渲染函数和事件监听函数。熟 悉这个结构有助于编写可读性更高的代码。
变换与移动
变换和移动是创建图形动画的关键技术。通过使用矩阵变换和平移操作，我 们可以改变对象的位置、大小和方向。
计算机图形学 第二 OpenGL环境下图形系统的设计
2 OpenGL应用程序的工作过程 应用程序的工作过程
作为图形硬件的软件接口， 作为图形硬件的软件接口，OpenGL最主要的 最主要的 工作就是将二维及三维物体描绘至帧缓存中。 工作就是将二维及三维物体描绘至帧缓存中。 这些物体由一系列的描述物体几何性质的顶 或描述图像的像素(Pixel)组成。 组成。 点(Vertex)或描述图像的像素 或描述图像的像素 组成 OpenGL执行一系列的操作后把这些数据最终 执行一系列的操作后把这些数据最终 转化成像素数据， 转化成像素数据，并在帧缓存中形成最后的 结果。下面对OpenGL的工作做概要性介绍。 的工作做概要性介绍。 结果。下面对 的工作做概要性介绍
2010-12-26
计算机图形学
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OpenGL的函数约定 的函数约定
说明了OpenGL函数的各个部分。这个 函数的各个部分。 图9.2说明了 说明了 函数的各个部分 带有后缀3f的函数采用了三个浮点参数 的函数采用了三个浮点参数。 带有后缀 的函数采用了三个浮点参数。
图9.2
2010-12-26
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计算机图形学
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需要把glut32.dll 需要把glut32.dll 拷贝到 c:\windows\ c:\windows\system32, 把 glut32.lib 拷贝 到 c:\msdev\lib, 把glut.h 拷贝到 c:\msdev\ c:\msdev\include\ c:\msdev\include\gl 。
2010-12-26
计算机图形学
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3 OpenGL的简单例程 的简单例程
#include <GL/glut.h> int main(int argc, char** argv) {
open GL
2012年4月16日
GDUT 计算机学院
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预备知识
图形显示设备
CRT显示器 LCD显示器 图形处理器（显卡）
浮点运算
2012年4月16日
GDUT 计算机学院
由于crt内侧的荧光粉在接受电子束的轰击时只能维持短暂的发光根据人眼视觉暂留的特性需要不断进行刷新才能有稳定的视觉效果因此刷新是指以每秒30帧以上的频率反复扫描不断地显示每一帧图像
第三章 基本光栅图形生成技术
什么是光栅图形学？ 显示器是由离散像素组成的矩阵，在绘制具有连续性质的 直线、曲线或区域等基本图形时，需要确定最佳逼近它们 的像素，这个过程称为光栅化。 当光栅化按照扫描线的顺序进行时，它被称为扫描转换。 对于一维图形，在不考虑线宽时，用一个像素宽的直、曲 线来显示图形。二维图形的光栅化必须确定区域对应的像 素集，并用指定的属性或图案显示之，即区域填充。光栅 化和扫描转换是光栅图形学的基本问题，其算法的好坏对 系统的效率有直接的关系。
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几个重要指标
刷新频率： 刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数
刷新一次是指电子束从上到下扫描一次的过程。 刷新频率高到一定值后，图象才能稳定显示。 某种CRT产生稳定图像所需要的最小刷新频率 =1秒/荧光物质的持续发光时间 （例如）=1000/40=25Hz
2012年4月16日
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GDUT 计算机学院
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图形处理器
图形处理器是图形系统结构的重要元件，是连接计 算机和显示终端的纽带。 早期的图形处理器只包含简单的存储器和帧缓冲区， 它们实际上只起了一个图形的存储和传递作用，一 切操作都必须有CPU来控制。 现在的图形处理器不单单存储图形，而且能完成大 部分图形函数，专业的图形卡已经具有很强的3D处 理能力，大大减轻了CPU的负担,提高了显示质量和 显示速度。
OpenGL自学文档
12.6 多媒体知识讲座（内容见讲座文稿）12.7 OpenGL 编程基础12.7.1计算机图形处理软件通用编程软件包：常常是图形库，提供了生成各种图形、实现图形的处理和输入输出操作、控制和处理各种图形设备以及交互过程中的各种事件，如OpenGL。
专用编程软件包：一般由程序员在开发时使用。
专用应用图形软件包是具有图形处理能力的交互式图形软件系统，为非程序员提供的而且往往应用于某个或某些领域，如AutoCAD、3DS MAX等。
专用应用图形软件包使用范围广，使用人员众多。
12.7.2 Windows图形环境介绍与图形软件开发（略）12.7.3 OpenGL介绍1、OpenGL基本概念OpenGL(Open Graphics Library，即开放性图形库) 是以SGI的GL三维图形库为基础制定的一个开放式三维图形标准。
SGI在1992年7月发布了1.0版。
OpenGL规范由ARB(OpenGL Architecture Review Board，OpenGL结构评审委员会)负责管理，目前加入OpenGL ARB的成员有SGI、Microsoft、Intel、IBM、SUN、Compaq、HP等公司，它们均采用了OpenGL图形标准，许多软件厂商以OpenGL为基础开发自己的产品，硬件厂商提供对OpenGL的支持。
由于OpenGL的广泛应用，它已经成为一个工业标准。
2、OpenGL的设备独立性OpenGL独立于硬件设备、窗口系统和操作系统，使得以OpenGL为基础开发的应用程序可以在各种平台间移植。
OpenGL可以运行在当前各种流行操作系统之上，如Windows95/98、Windows NT/2000、Linux、Mac OS、Unix、OS/2等。
特别需要指出的是，由于Microsoft公司在其Windows95或更高版本的操作系统和Visual系列高级语言开发环境中捆绑了OpenGL标准，使得OpenGL在微机中得到了更为普遍的应用。
计算机图形学chapter10
10.2.5 一个简单的程序
#include <windows.h> #include <gl\glut.h> void RenderScene() { glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //清颜色缓冲区 // --绘图命令函数-glFlush(); //绘图结果显示到屏幕上 } void SetupRC() { glClearColor(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f); //设置背景色 }
第十章 OPEN GL及其实践
知 识 点: Open GL 基本功能和编程应用 教学目的: 让学生了解常用的图形库系统 Open GL使用方法
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本章内容
10.1 概述 10.2 OPEN GL程序设计入门 10.3 基本几何元素 10.4 坐标变换 10.5 光照明模型处理
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10.1 概述
Open GL是在SGI公司推出的三维图形库GL的 基础上开发而成的一个三维图形软件。 提供了很强的功能使三维对象用真实感的图形 显示出来。 面向开发虚拟现实、可视化及动画的应用, 是 很有力的工具。 可以显示线框图, 也可绘制有明暗处理的图。
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10.2.4 设置编程环境
首先, 安装Visual C++ 6.0。 (包含基本库和实用库) 从GLUT的Web站点 /opengl/glut3/glut3.html下载最 新的GLUT版本源文件(当前最新版是glut3.7.6)。 获得的源文件经编译可生成3个文件：glut32.dll、 glut32.lib、glut.h, 且自动将这些文件拷贝到相应 目录中。(也可从别的网站下载这些GLUT文件)
OpenGL的几何要素有点、线、多边形。光滑 的曲线、曲面都是由一系列线段、多边形近似 得到的。OpenGL不直接提供绘制曲线、曲面 的命令。 描述几何要素就是按一定顺序给出几何要素的 顶点。 glVertex()命令指定一个顶点, 并在生成 顶点后, 把当前颜色、纹理坐标、法线等值赋 给这个顶点。该函数只能在glBegin()与glEnd() 之间调用才有意义, 它们分别标志几何要素定 义的开始和le”的标准GUI 窗口和一个清晰的蓝色背景。其中,主函数前几 条语句调用了OpenGL 的GLUT辅助库, 其作用 是一些初始化的设置: – void glutInitDisplayMode(GLbitfield mask); 该函数设置窗口的特性。 – void glutCreateWindow(GLbyte * titleString); 该函数设置窗口的标题。
计算机图形与图像 第二章 OpenGL编程 第一节 OpenGL简介
– 没有缺省的shader – 每个应用程序必须提供vertex shader和 fragment shader
• • • •
取消立即模式（immediate mode） 状态变量减少 函数废弃机制 非向后兼容
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其他版本
• OpenGL ES
– 嵌入式系统 – 1.0版：简化的OpenGL 2.1 – 2.0版：简化的OpenGL 3.1
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GLUT
• OpenGL实用工具库（OpenGL Utility Toolkit Library, GLUT）
– 提供所有窗口系统的共同功能
• • • • 创建窗口 从鼠标和键盘获取输入 菜单 事件驱动
• 代码可以在平台间移植，但是GLUT缺乏一些现代 GUI的控件和功能
– 无滚动条 – 可用FLTK、SDL
– NURBS曲面 – 支持光照，但不支持纹理
• PHIGS和PHIGS+都是ANSI标准和ISO标准
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PHIGS与X
X Window系统（也常称为X11或X）R7.6
– – – – 1984年 DEC/MIT的雅典娜计划Data Equipment Company 数据设备公司 图形用户界面(GUI)环境底层框架，硬件无关 客户端-服务器(client-server)架构模型 GNONE、KDE
– 平台无关的API – 易于使用 – 与硬件非常贴近，从而可以充分发挥其性能 – 着重在于渲染 (rendering) – 没有提供窗口和输入接口，从而避免依赖于具 体的窗口系统
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OpenGL的发展
• 早期是由 ARB掌控其发展
– 成员包括SGI, Microsoft, Nvidia, HP, 3DLabs, IBM, …… – 相对稳定 2.1(2006.7)/3.3(2010.3)/4.4(2013.7) – 发展反映了新的硬件能力
“计算机图形学课件-OpenGL基础”
OpenGL的帧缓存：双缓存和 多重采样缓存
双缓存
为避免屏幕出现闪烁和拉伸等现象，通常使用双缓存技术。
多重采样缓存
用于提高渲染质量，避免出现棱边、走样等问题。
模型矩阵
用于设置物体的位置、大小、 旋转等属性。
视图矩阵
定义了摄像机的位置和方向， 使得透视校正可以应用到场 景中的物体。
投影矩阵
用于将三维场景投影到二维 视口上，包括透视投影和正 交投影。
OpenGL的剪切与裁剪
剪切测试
用于决定是否绘制部分可见的 图形，提高渲染效率。
裁剪平面
使用裁剪平面来剔除不在视锥 体内的图形，避免不必要的渲 染操作。
计算机图形学课件—— OpenGL基础
计算机图形学是探索计算机如何生成、处理和显示图形的学科。本课件将介 绍OpenGL基础，包括历史、基本概念和常用功能。
OpenGL是什么？
OpenGL是跨平台的、开放源代码的图形库，用于开 发各种图形应用程序。
OpenGL支持2D和3D图形，能够创建高性能的交互 式应用程序。
2000年至今
OpenGL被广泛应用于游戏、虚拟现实、工业和科学领域等，迎来了历史性的变革。
OpenGL的版本和兼容性
OpenGL版本
当前最新版本是4.6版，最早 的版本是1.0版。
OpenGL兼容性
OpenGL的兼容性很广，支 持多种操作系统、程序语言 和硬件平台。
OpenGL ES
OpenGL ES是OpenGL的移 动版，支持嵌入式平台和移 动设备，提供比较小的API和 功能。
顶点着色器
处理顶点的位置和颜色等信息。
几何着色器
处理三角形内外和相邻三角形之间的关 系。
open_gl_es规范基础知识
OpenGL ES Common/Common-Lite 规范OpenGL ES 基本知识OpenGL ES(以后简写为“GL”)仅关心如何在帧缓存（framebuffer）中渲染(渲染后的值将保存到帧缓存中)。
它不支持其他的外围设备与图形硬件关联，例如鼠标和键盘。
编程人员必须通过其他的途径获取用户操作，例如 Khronos Open KODE API。
GL在一定数量的可选模式下绘制原始对象。
每个原始对象可以是一个点，线段或者一个三角形。
每种模式可以独立的改变。
每个设置之间不相互影响（虽然一些模式可能最终影响帧缓存中的最后结果）。
模式被设置，原始对象被定义，其他GL操作通过在函数或者程序中调用。
原始对象是一组被定义好的数据结构，包含一个或者多个顶点。
一个顶点定义了一个点，或一个边的结束点，或者一个三角形的2条边相交的顶点。
数据（包括位置坐标，颜色，规格化，纹理坐标）保存在一个顶点中，每个顶点按照顺序，以相同方式，独立的被处理。
唯一例外的是，如果一组顶点必须在一个指定的矩形区域内被裁减，这个操作将导致，一些顶点可能被修改，一些新顶点可能被创建。
裁减的类型依赖于这组顶点数据代表的描绘类型。
命令永远按照顺序执行，虽然可能命令的实现会有不确定的延时。
比如，一个原始对象在必须在任何子序列影响帧缓存之前绘制。
它也意味着查询和像素读取操作返回的状态时，之前的所有的GL命令执行完毕。
通常，GL 命令必须在其他子序列在造成任何影响之前完成。
在GL中，数据绑定发生在调用的时候。
这意味着命令执行时，使用的数据会被解释。
即使命令要求一个指向数据的指针，这些数据当调用的时候即被解释，任何子序列的对数据的改变都不会产生影响（除非后继的操作中使用了同样的指针）。
GL提供对3D，2D图形的基本操作。
包括特定的矩阵变换，光照方程系数，抗锯齿，像素更新操作。
它不提供复杂几何元素的描述或者建模。
另一种对这种解决方案的描述是GL提供一些途径去描述如何渲染复杂的几何对象，而不直接描述此类复杂的对象。
Open GL
（6）Win32API函数库，包含有6个函数，函数名无专用前缀。
这部分函数主要用于处理像素存储格式和双帧缓存。这6个函数将替换 Windows GDI中原有的同样的函数。Win32API函数库只能用于 Windows/95/98/NT环境中。
（4）OpenGL工具库，包含大约30多个函数，函数名前缀为glut。
这部分函数主要提供基于窗口的工具，如：多窗口绘制、空消息和定 时器，以及一些绘制较复杂物体的函数。由于glut中的窗口管理函数 是不依赖于运行环境的，因此OpenGL 中的工具库可以在所有的 OpenGL平台上运行。
（5）Windows专用库，包含有16个函数，函数名前缀为wgl。
6.OpenGL实现虚拟现实
实现虚拟现实漫游，要求比较高的实时性。 场景实时绘制一般有两种算法。 一种是动态算法,模拟光在场景中景物表面的反射和折射过程，随着观
察者视点的移动，需要实时地计算出此时场景中各点的光照、纹理等信 息，并实时绘制。
一种是静态算法,即事先利用3DS MAX等三维建模软件建好模型，并将
6. 7. 8. 9. 10. 2008年8月初宣布了OpenGL 3.0图形接口规范。 2009年3月又公布了升级版新规范OpenGL 3.1 2009年8月Khronos小组发布了OpenGL 3.2 2010年7月26日发布OpenGL 4.1和OpenGL OpenGL Shading Language 4.10 2011年8月9日在温哥华举行的SIGGRAPH 2011大会上Khronos发布了新的 OpenGL 4.2标准细节，对于支持现有硬件的API加入了部分新的支持特性。